Antikörper im Detail

Antikörper, auch Immunglobuline (Ig) genannt, sind sekretorische Glykoproteine, die von differenzierten B-Lymphozyten (Plasmazellen) produziert und ins Blutplasma abgegeben werden. Ihre Hauptaufgabe ist das Erkennen und Binden von Antigenen – das sind spezifische Oberflächenstrukturen von Krankheitserregern oder Fremdstoffen. Man kann sie sich wie maßgeschneiderte Handschellen vorstellen, die genau an einen bestimmten Täter (das Antigen) passen und diesen für das Immunsystem markieren oder direkt neutralisieren. Strukturell bestehen Antikörper aus vier Polypeptidketten: zwei identischen schweren Ketten (H-Ketten) und zwei identischen leichten Ketten (L-Ketten), die durch Disulfidbrücken zu einer Y-förmigen Struktur verbunden sind. Die leichten Ketten weisen je eine variable Domäne (VL) und eine konstante Domäne (CL) auf. Die schweren Ketten besitzen je eine variable Domäne (VH) und, abhängig von der Klasse, drei (IgG, IgA, IgD) oder vier (IgM, IgE) konstante Domänen (CH1, CH2, CH3, ggf. CH4). Die variable Domäne einer leichten und einer schweren Kette bilden gemeinsam die Antigenbindungsstelle (Paratop), die nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip hochspezifisch an ein Epitop (den passenden Teil des Antigens) bindet.

Antikörper entfalten ihre Wirkung auf mehrere Arten: Sie neutralisieren Antigene direkt, indem sie deren Bindungsstellen blockieren. Durch Opsonisierung markieren sie Erreger und erleichtern so die Phagozytose durch Fresszellen. Sie aktivieren das Komplementsystem (klassischer Weg). Über ihre Bindung an körpereigene infizierte Zellen können sie Natürliche Killerzellen zur Lyse veranlassen (Antikörper-abhängige zellvermittelte Zytotoxizität, ADCC). Da einige Antikörper mehrere Bindungsstellen besitzen, können sie zudem Erreger agglutinieren (verklumpen).

Die genetische Vielfalt wird durch die V(D)J-Rekombination erreicht. Für die leichte Kette existieren zwei Varianten: κ (kappa) und λ (lambda). Bei der κ-Kette werden rund 40 variable (V) Gensegmente mit einem von fünf Joining (J) Segmenten und der konstanten Region kombiniert – das ergibt etwa 200 verschiedene Kombinationen. Die λ-Kette stellt weitere rund 120 Möglichkeiten bereit, sodass insgesamt rund 320 verschiedene leichte Ketten entstehen. Für die schwere Kette werden etwa 50 V-, 30 Diversity (D)- und 6 J-Segmente zufällig verknüpft und je nach Immunglobulinklasse mit einer der konstanten Regionen verbunden. Daraus resultieren rund 8000 mögliche schwere Ketten. Durch die Kombination je einer leichten mit einer schweren Kette ergeben sich rechnerisch bereits 2,6 Millionen verschiedene Antikörper. Zusätzliche Variation an den Verknüpfungsstellen (junctional diversity) erhöht die Anzahl um etwa den Faktor 100 auf 260 Millionen. Nach Aktivierung des B-Lymphozyten zur Plasmazelle steigern somatische Mutationen in den bereits umgelagerten Genen zusammen mit der Selektion passender Antikörper die Bindungsstärke um das Tausendfache.

Es gibt fünf Hauptklassen von Immunglobulinen: IgG macht mit rund 80 % den größten Anteil aus. Es wird in der verzögerten Abwehrphase (nach etwa drei Wochen) produziert, ist für die Sekundärantwort verantwortlich und bleibt lange erhalten. Als einziges Immunglobulin ist es plazentagängig – es wird aktiv über die Plazenta zum Fötus transportiert und verleiht dem Neugeborenen einen Nestschutz. Der Nachweis von spezifischem IgG zeigt eine durchgemachte Infektion oder Impfung an. Rhesus-Antikörper (Anti-D) sind IgG und können bei einer Rhesus-Inkompatibilität Komplikationen in der Schwangerschaft verursachen. Über zwei antigengebundene IgG-Moleküle wird das Komplementsystem aktiviert. IgM wird als erstes Immunglobulin bei einem Erstkontakt mit einem Antigen gebildet und zeigt die akute Infektionsphase an. Es liegt als Pentamer aus fünf Untereinheiten mit zehn Antigenbindungsstellen vor, was eine starke Agglutination ermöglicht. Der IgM-Antigen-Komplex aktiviert den klassischen Weg des Komplementsystems. IgM-Antikörper erkennen die Antigene des AB0-Blutgruppensystems und kommen auch membrangebunden auf B-Lymphozyten vor. IgA kommt im Blut als Monomer vor, wird aber auf Schleimhäuten (Atemwege, Magen-Darm-Trakt, Urogenitaltrakt, Brustdrüsen) als Dimer (Homodimer) sezerniert und schützt dort vor Pathogenen. Es findet sich beispielsweise im Speichel und in der Muttermilch. IgE macht etwa 1 % der Immunglobuline aus und ist nahezu vollständig an Mastzellen und basophile Granulozyten gebunden. Durch Quervernetzung bei Antigenkontakt löst es die Freisetzung von Histamin und anderen Mediatoren aus – die Grundlage allergischer Sofortreaktionen und der Parasitenabwehr. IgD macht weniger als 1 % der Immunglobuline aus und findet sich vorwiegend als Rezeptor auf der Oberfläche von B-Lymphozyten, wo es an der Regulation von Vermehrung und Differenzierung beteiligt ist.